养殖场废水处理工艺研究进展
摘要：近年来，我国规模化养殖场发展迅速，大型集约化养殖场在全国各地的迅速发展，导致我国养殖业废水污染日益严重，针对养殖场废水具有高CODcr、BOD、氨氮及难降解悬浮物浓度高等特点，本毕业设计旨在处理年出栏量1万头生猪的养殖场废水，总处理水量为100m3/d。本文概括分析了养殖场废水污染现状，介绍了国内外传统处理工艺，分析了其存在的问题，并对今后养殖场废水处理工艺的发展进行了展望，本为毕业设计提供理论支持。
关键词：养殖场废水，CODcr，BOD
文献综述
近年来，我国规模化养殖场发展迅速，大型集约化养殖场在全国各地获得了迅速发展，并取得了举世瞩目的成就。这种集约化养殖模式提高了饲养技术和管理水平，提高了生产效率和饲料转化率，降低了成本，增加了经济效益。但是，大部分养殖场的畜禽粪尿没有经过处理就直接排放到大自然中，超过自然本身的净化能力，对水体环境、大气、土壤和生物体造成危害。2003年全国畜禽粪便产量已达31.90亿吨[1]，是同时期工业废弃物和城市生活垃圾总量的2.77倍，到2007年全国畜禽粪便产产生的COD排放量占到全国各类废水排放总量的41.9%，TN、TP则分别占到21.7%和37.9%。2015年畜禽养殖业COD排放量占农业污染源排放量的95%，畜禽养殖业NH3-N排放量占农业污染源排量的79%[2]。面对养殖场废水对环境造成环境污染，我国有关部口在2000年后陆续颁布《畜禽养殖污染防治管理办法》、《畜禽养殖业污染物排放标准》等相关标准和规范，中央和地方政府每年也投入大量的资金用于养殖场废水污染与防治。本文对养殖场废水的特点及危害进行了阐述，综合了国内外传统处理工艺分析其存在的问题，对今后养殖场废水处理工艺的发展进行了展望。
养殖场废水的特点
养殖场废水主要包括畜禽粪尿及冲洗栏舍的废水，属于高质量浓度的有机废水。废水中富含固体悬浮物（SS）、CODcr、BOD、氨氮、Cu、Zn、Mn和Fe等重金属及一些抗生素残余物。有关资料表明：养殖场排放废水中BOD5高达2000 ~ 8000 mg/L，COD高达5000~20000 mg/L，SS质量浓度也严重超标[3]。
养殖场废水的危害
对水体环境的污染
近些年，我国规模化养殖业不断发展，许多地区的养殖场废水排放量已超过居民生活、农业、乡镇工业和餐饮业的污染排放量，成为许多重要水源地严重污染及其富营养化的主要原因[4]。据统计，养殖场废水化学需氧量（COD）的排放量远大于工业废水和生活污水的排放量，畜禽粪便中有机氮素含量较高，已成为水体富营养化的主要原因，畜禽养殖业已成为环境污染大户[5]。高浓度养殖场废水排入江河湖地表水体中，可使水中悬浮固体物（SS）、化学耗氧量（COD）、五日生化耗氧量(BOD5)、N、P和微生物含量升高，当污染物超过水体自净能力时，就会改变水体的物理、化学和生物群落组成，水质不断恶化。废水中含有的大量有机物，在水中微生物对其进行分解的过程中，消耗水中大量的溶解氧（DO），废水中的氮、磷等营养元素又会促进低等水生植物大量繁衍，导致水体富营养化。另外大量有机物、氮、磷渗入地下，使地下水中硝态氮、硬度和细菌总数超标，地下水源含氧量减少，水质变臭，失去饮用价值。
对大气的污染
微生物分解有机污染物所产生的恶臭气体和吸附致病微生物的粉尘是主要的污染物。养殖场恶臭的来源是动物粪尿废水处理设施和畜禽粪便处理场中有机物质的腐败分解，其主要成分有醇类、挥发性脂肪酸、酚类、酸类、醛类、酮类、胺类、硫醇类以及含氮杂环化合物等9类有机化合物和氨气、硫化氢两种无机物[6]。养殖场污粪中所含有机物大致可以分为两类：碳水化合物和含氮化合物。据调查，猪粪的恶臭就有230种成分，而一个年出栏10万头的猪场，每天可向大气排放菌体360亿个，H2S 348kg，粉尘62116kg[7]。有这些有毒有害气体、粉尘、病原微生物等溶入大气后，随大气扩散，污染半径可达414~510km。一旦当大气中的含量超过大气环境的自净能力，将对人和动物的健康将造成危害：嗅觉神经受到恶臭物质的刺激，可能对呼吸中枢产生影响，最后呼吸机能可能受到限制；还含有硫化氢、氨等强烈的毒性的气体[8]。
对土壤的污染
养殖场废水未经过处理直接进入土壤，土壤中的微生物会将污水中的蛋白质、脂肪等有机质分解。其中含氮有机物首先被分解为NH3，接着进一步被氧化成NO2-或NO3-；而含碳有机物，则被微生物分解成二氧化碳和水，从而使土壤得到自然净化。如果土壤自身的净化能力不足以处理进入土壤的污染物，污染物降解不充分，容易产生恶臭物质和有害物质。如亚硝酸盐，导致破坏土壤原有的功能。此外，土壤虽对各种病原微生物有一定的自净能力，但进程较慢，如果净化不理想会造成生物污染和疫病传播，地下水的污染风险也加大。土壤污染的主要形式包括粪便有机物污染和所含致病微生物和寄生虫污染[9]。
对生物的影响
养殖场废水中含有大量的致病微生物和寄生虫卵，如果不及时处理会对人体有害的影响。微生物的主要成分是大肠杆菌、沙门氏菌，空肠弯还含有一些病毒等[10]。研究发现养殖场废水中每毫升还有33万个大肠杆菌和69万个肠球菌[11]，其中大肠杆菌可以产生Vero细胞毒素并可以带来严重感染。国内相关的研究发现，我国有超过120中人畜共患疾病，全世界的数量大概是我们的2倍左右。由猪、牛和禽类分别带来的疾病种数是25、26和24种，传播的媒介主要是家禽粪污[12]。由于抗生素的使用而产生的耐药菌跟着污水和粪肥的使用，进入到环境，可能通过相关的作用将抗性基因转移至人类病原菌，对人类健康产生威胁。
